JP3475379B2

JP3475379B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3475379B2
Application number: JP27248795A
Authority: JP
Inventors: 渉渡辺; 邦久吉野; 光夫本橋
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1995-10-20
Filing date: 1995-10-20
Publication date: 2003-12-08
Anticipated expiration: 2015-10-20
Also published as: JPH09114204A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式によ
りデジタル画像を形成する画像形成装置で形成されてい
るラインの線幅の変化を検出し、検出された線幅に基づ
いて線幅の制御を行う画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像形成装置では、現像剤のトナ
ー濃度の変化やその他の条件変動に伴って生じるコピー
画像の濃度変動を補正するため、画像形成に先立って、
像担持体上に一定露光強度で複数のテストパターン潜像
を形成し、その潜像一つ毎に現像剤担持体の回転数を変
えた（すなわち現像剤担持体の線速を変えた）現像手段
によって現像してテストパターン像群を形成し、そのテ
ストパターン像群の画像濃度を検知し、その出力によっ
て前記現像手段の現像剤担持体の線速を十分な最大濃度
が得られる値に固定する。ただし、現像装置の現像剤は
底部などに透磁率センサを設けて現像剤のトナー濃度を
監視し規定のトナー濃度より低くなるとトナー補給を行
って現像剤のトナー濃度を一定値に保持される。

【０００３】その後異なる露光強度により複数のテスト
パターン潜像を形成し、このテストパターン潜像を線速
一定の現像剤担持体で現像し、その現像されたテストパ
ターン像群の画像濃度を濃度検知手段で検知し、検知さ
れた一連の濃度データに基づいて階調補正カーブを作成
するよう制御を行う画像形成装置は知られている。

【０００４】この画像形成方法では、画像形成を続行中
の現像性能の低下や像担持体の感光層の電位異常などに
より画像濃度の低下や階調性の崩れが生じることがある
ので、画像記録の一定数毎に画像の最大濃度補正及び階
調補正を行うことが必要である。

【０００５】従来の画像形成方法では、前記テストパタ
ーン像群の画像濃度を濃度検知手段で検出しそのデータ
を対数変換し、像担持体上のトナー像の画像濃度とこの
トナー像を記録紙に転写し定着した場合の画像濃度との
差を補正するため、記録紙の濃度を前記対数変換した値
に加えた値のデータから逆関数を作成し補正カーブとす
ることが行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】現像剤担持体の線速を
決定することにより最大濃度制御を行い、階調性につい
てはγ＝１．０となるγ補正制御を行うことによって写
真画像については良好な再現を行うことができる。しか
し上記の制御によっては網点及び線画像に対しては、細
線の太さ等その特性の制御はなされない。そのため網点
及び線画像に関してはコピー枚数や環境条件の変化等に
よって再現性は良くない。

【０００７】本発明は網点及び線画像に対し、線幅検出
方法及び装置を開発して線幅を測定し、その変化分をフ
ィードバックする線幅制御方法を提供して、環境間差や
コピー枚数、プリント枚数の増加による経時変化による
影響を減らして良好な網点及び線画像を再現できるよう
にすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、半導体
レーザにより像担持体上の主走査あるいは副走査に対
し、挟み角θをもってラインを形成し顕像化した後に、
前記ラインを横切る走査を行うことにより主走査方向及
び副走査方向の前記ラインの線幅を検出し、予め設定さ
れた線幅と前記検出された線幅に基づき主走査方向およ
び副走査方向の線幅の変化分を求めた後に、主走査方向
および副走査方向の前記線幅の変化分を平均化して線幅
の変化を算出し、線幅の変化とレーザパワーの補正値と
の関係が予め設定されたレーザパワー変換テーブルか
ら、算出された前記線幅の変化に対応したレーザパワー
のシフト量を求め、このシフト量に基づきレーザパワー
をシフトさせる線幅制御を行う制御手段を備えたことを
特徴とする画像形成装置により達成される。

【０００９】

【発明の実施の形態】先ず本発明による線幅検出方法か
ら図面を用いて説明を行う。

【００１０】線幅の検出は、像担持体上に網点や線画像
を書込む露光量をもってラインの潜像を形成し、反転現
像してトナー像のラインとしたのち、このラインの線幅
を発光素子と受光素子の組み合わせた検出手段によって
読取ることによって行われる。この線幅の検出は線幅の
変化を検出し、フィードバックして適正なラインで画像
形成が行われるために行われる。ラインの線幅は縦ライ
ン（副走査方向ライン）と横ライン（主走査方向ライ
ン）とで一般に相違している。像担持体上の横ラインは
現像スリーブ上に付着状態にある現像磁気ブラシによっ
て摺擦され、トナーが掻取られてラインは細くなる傾向
がある。

【００１１】従って横ラインの線幅を検出して線幅制御
を行うと、現像磁気ブラシの掻取りの影響を受けない縦
ラインは太くなってしまう。また縦ラインのみで線幅制
御を行うと、縦ラインは線切れ（ラインの一部が切れた
状態）となってしまうことがある。従って縦ラインと横
ラインの両方の線幅を検出し、これによって線幅制御を
行うことが必要である。

【００１２】像担持体上の横ラインの線幅を測定するこ
とは、図３（ａ）に示すようにラインの移動方向が固定
して位置したセンサに対して垂直となるので、線幅を検
出することは容易である。しかし像担持体上の縦ライン
の線幅を測定することは容易ではなく、図３（ｂ）に示
すようにセンサを横方向に移動させて縦ラインを横切ら
せることによってセンサ出力を得ることは可能である
が、センサ出力はセンサの移動速度に関係し、検出精度
は悪くなってしまう。

【００１３】本発明は、縦ラインの線幅の変化を検出す
るために、図４（ａ）に示すように像担持体上の主走査
あるいは副走査に対し、挟み角θをもって斜めラインを
引き、この斜めラインの副走査方向の線幅の変化を検出
する。そしてこの変化分を縦成分と横成分とに分解して
縦ラインと横ラインの線幅の変化を検出できるようにし
ている。図４（ｂ）はこの説明図で、当初副走査方向に
Ｆの線幅をもっていた斜めラインがΔＦやせたとする
と、縦ラインのやせた分 ΔＤ（縦）＝ΔＦ・ｔａｎθ 横ラインのやせた分 ΔＤ（横）＝ΔＦとなる。

【００１４】このように斜めラインを設け、センサが横
切る構成とすることにより、縦ラインと横ラインの線幅
の変化を同時に検出することができ、それぞれの影響を
考慮したフィードバックを像形成用のレーザパワーにか
けることができる。

【００１５】次に本発明による線幅測定用センサについ
て説明する。図５（ａ）は断面構成図で、図５（ｂ）は
回路図である。発光素子ＰＳ１から発光する光は、像担
持体又は転写紙等の被測定物ＳＢ上に焦点を結ぶように
し、受光素子ＰＳ２によって反射光を受光してラインの
線幅測定を行う。発光素子ＰＳ１側には被測定物ＳＢと
の間にピンホールＰＳ３と、レンズＰＳ４を設ける。発
光素子ＰＳ１には発光ダイオード（ＬＥＤ）あるいはレ
ーザを用いる。また受光素子ＰＳ２にはフォト・トラン
ジスタあるいはフォト・ダイオードを用いる。

【００１６】レンズＰＳ４には平凸又は凸凸形状の集光
レンズが用いられる。ピンホールＰＳ３は発光ダイオー
ドやレーザのガウス分布をもった光強度の中心部分を使
用するよう設けるもので、ピンホールの穴径は光強度分
布により適当に選択される。なおレンズＰＳ４の収差を
含めた特性が優れ、被測定物ＳＢ上に後に説明する微小
な径が３０μｍ以下のスポットを結像し、スポット周縁
にフレア等が生じない場合にはピンホールＰＳ３を省略
することができる。本発明者らの実験によれば、レンズ
ＰＳ４が単レンズの場合は非球面精密レンズを除いてピ
ンホールＰＳ３が必要となる。

【００１７】図５（ａ）に示した線幅測定用センサは、
被測定物ＳＢのラインに対して垂直方向から発光素子Ｐ
Ｓ１によって微小スポットを形成し、４５°前後の角度
をもって受光素子ＰＳ２が受光する。図６（ａ）は被測
定物のＳＢのラインに対して２組の発光素子ＰＳ１
（ａ），ＰＳ１（ｂ）によって２方向から光を照射し、
垂直方向の受光素子ＰＳ２によって受光する構成として
いるので、ラインを形成するトナーの盛り上がりによる
影の影響を相殺して、測定精度は向上する。但し、被測
定物ＳＢ上に２個の光学系の焦点を重ね合わせて合致さ
せることを必要とし、高度の組立・調整精度が必要とな
る。

【００１８】また被測定物ＳＢの表面が鏡面状となって
いると、図５（ａ）や図６（ａ）に示したセンサ構成で
は反射光の散乱成分を受光しているため、センサ出力が
大幅に減ってしまい、高感度の受光素子である必要があ
るという問題がある。図６（ｂ）はこれに対する対応を
示したもので、発光素子ＰＳ１と受光素子ＰＳ２との光
軸を合わせて、反射光の直接成分を受光する構成とした
ものである。

【００１９】被測定物ＳＢ上でのラインの太さと発光素
子ＰＳ１によるスポット径との関係とそのセンサ出力を
示したのが図７で、（ａ）はスポット径がラインの線幅
よりも大きい場合、（ｂ）はスポット径とラインの線幅
とが等しい場合、（ｃ）はスポット径がラインの線幅よ
りも小さい場合を示している。この図からも明らかなよ
うに、線幅測定用センサの判定可能なラインの線幅の最
小値は、被測定物上での焦点のスポット径と同一となる
（図７（ｂ））。スポット径よりラインの線幅が狭い
と、センサはラインの線幅を検知することはできない
（図７（ａ））。

【００２０】スポット径以上の太さの線幅のラインをセ
ンサが線幅検出を行ったとき（図７（ｃ））、そのライ
ンの線幅Ｌはセンサのライン出力をあるスレッショルド
電圧Ｖ_Sで切ったときに挟まれた部分Δｔと、走査時の
ラインとスポットの相対線速度Ｘを掛け合わせたもの
で、Ｌ＝Ｘ・Δｔで表される。

【００２１】スレッショルド電圧Ｖ_Sは、転写紙あるい
は像担持体のライン以外の部分の出力Ｖ_Mから５０％〜
６０％下げたところに設定することが適当である。上記
の演算値Ｌが実際に光学的に測定した線幅とそぐわない
時は、関数や数値をＬに掛け合わせて補正しても良い。
また、ラインの出力を正規化し、設定したスレッショル
ドでライン出力を切るようにすることで、更に精度良い
線幅の測定を行うことができる。

【００２２】なお、ラインの線幅検出を行う受光素子Ｐ
Ｓ２にはフォト・トランジスタあるいはフォト・ダイオ
ードを用いることができるが、複写機やプリンタ等で高
速処理がなされる画像形成装置に対しては受光素子とし
てフォト・ダイオードを用いることが必要である。高速
機にあっては、線幅を検知しようとする像担持体あるい
は転写紙上のラインと線幅検出装置との相対速度が大と
なって、フォト・トランジスタの場合には追随しきれな
いで、センサ出力は線幅測定には不正確な出力状態とな
ってしまう。これに対してフォト・ダイオードはフォト
・トランジスタの１０³倍程度の応答速度をもっている
ので高速機に対しても充分応答し、正しい線幅値を測定
することができる。但し、フォト・ダイオードにあって
はフォト・トランジスタ使用時よりノイズの生じない回
路であることを必要とする。

【００２３】図８は同じ高速プリンタに、フォト・ダイ
オードとフォト・トランジスタとを交換して設置し、同
じラインの線幅測定を行ったときの出力状態を示したも
ので、（ａ）は、フォト・ダイオード、（ｂ）はフォト
・トランジスタを用いたときのセンサ出力を示したもの
で、高速機に対してはフォト・ダイオードであることが
必要であることを示している。なお、出力カーブ上ｓｂ
で示した部分はライン以外の被測定物表面の出力を示し
ている。

【００２４】また、ラインの線幅の変化の検出には空間
周波数（ＭＴＦ）を用いて行うこともできる。図９はこ
れに関する説明図である。被測定物上に複数本のライン
をテスト用パターンとして等間隔に設ける（図９
（ａ））。発光素子によって結像するスポット径は測定
しようとするラインの線幅と同程度とし、スポット径と
同程度の間隔となるようテスト用パターンを形成する
（図９（ｂ））。このテスト用パターンをセンサによっ
て横切るよう走査する時は図９（ｃ）に示すようなセン
サ出力が得られる。これによりＭＴＦ＝（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉ
ｎ）が求められる。テスト用パターンの線幅が変化するとＶ
ｍａｘ、Ｖｍｉｎが変化し、ＭＴＦが変化するのでこれ
から線幅の変化を検出することができる。

【００２５】図１０は像担持体上にトナー像を形成し、
このトナー像を転写紙上に転写・定着を行う形式の画像
形成装置での線幅検出装置の設置位置を示している。像
担持体上に形成されたラインの線幅検出を行うときに
は、現像部から転写・分離部に至る間（イ）、転写・分
離部からクリーニング部に至る間（ロ）、また転写紙上
に転写されたラインの線幅検出を行うときには、転写・
分離部から定着部に至る間（ハ）、または定着部から排
出された位置（ニ）で、センサが被測定物上のラインを
読み取れる向きに設置する。なお、トナー像を転写ドラ
ムや転写ベルトに一旦転写した後に転写紙に転写する方
式の画像形成装置では、転写ドラムや転写ベルト上のラ
インが読取れる向きにセンサを配設することによって、
ラインの線幅検出を行うことができる。

【００２６】画像形成装置では、上記の設定位置にセン
サを設け、ラインの線幅の変化を検出してフィードバッ
クをかけることにより線幅制御が行われる。線幅の測定
に当たっては複数本の同じ線幅のラインを平行に形成
し、検出した測定値を平均化することによって精度を高
めることができる。フィードバックとしてはパルス幅変
調等によって露光条件に制御をかけることが一般に行わ
れる。図１１はレーザパワーの出力と実測によって得ら
れたラインの線幅との関係を示したもので、レーザパワ
ーの出力を変化させることにより線幅は比例的に変化す
る。なお線幅の変化を検出してフィードバックをかける
のは、レーザパワー以外にも、帯電条件、現像条件、転
写条件、定着条件等に対してもフィードバックをかける
ことができる。

【００２７】本発明の線幅制御方法を画像形成装置に適
用することで、網点や線画像を良好に再現可能とする
が、このラインの線幅制御と写真画像等の階調性ある画
像の再現性を良好にする最大濃度制御と階調補正とを両
立させるアルゴリズムのフローを示したのが図１２であ
る。またこのアルゴリズムを行う装置のブロック図を示
したのが図１３である。

【００２８】以上の説明は網点及び線画像を良好に再現
する手段として、ラインの線幅の変化を検出して制御を
行う線幅検出方法と線幅制御方法によることについて説
明したが、ラインの線幅の変化を検出し制御するのに代
えて、デジタルの像露光手段で形成されるドット径を測
定し、その変化分をフィードバックするドット径制御を
行うことによって良好な網点及び線画像の再現を行うこ
とができる。

【００２９】ドット径検出装置は、先に説明した図５、
図６の線幅検出装置と全く同じ構成の測定用センサが用
いられる。即ち、発光素子と受光素子の１対の組み合わ
せからなるもので、発光素子側には平凸又は凸凸の集光
レンズが設けられ、発光素子と集光レンズの間にはピン
ホールが設置され、発光素子には発光ダイオード、又は
レーザを用い、受光素子にはフォト・トランジスタ又は
フォト・ダイオードを用いる。発光素子からの光は被測
定物上に微小なスポットを形成するが、微小スポットの
スポット径は測定しようとするドット径と同じか又は小
さいことを必要とする。そしてラインの線幅を検出する
と同じようにしてドット径の変化が求められ、ドット径
の制御がなされるが、ドット径検出については、測定時
に相対的に移動するドット中心とスポット中心とが一瞬
重なるようにして測定されることが必要となる。これに
対して被測定物上に予め設定したパターンによって多数
の同じ径のドット群を形成し、これをドット径検出装置
によって副走査方向に走査を行い、検出された多数のド
ット径の値から、統計的手法（例えばＭＴＦ）を用いて
ドット径を推定することも可能で、実用性においては優
れている。

【００３０】次に本発明を適用する画像形成装置につい
て、構成とその作用を図面に基づいて説明する。

【００３１】図１は本発明の画像形成装置の一実施例を
示す概略構成図、図２は図１の装置の制御系を示すブロ
ック図である。

【００３２】先ず、この画像形成装置の通常のコピー動
作について説明する。この画像形成装置は、画像読取り
ユニット１０、ディジタル書込み系である書き込みユニ
ット２０、画像形成部３０、給紙部４０及び原稿載置部
５０等より構成される。

【００３３】画像形成装置上部には、透明なガラス板な
どからなる原稿台５１と、さらに原稿台５１上に載置し
た原稿Ｄを覆う原稿カバー５２等からなる原稿載置部５
０があり、原稿台５１の下方であって、装置本体内には
第１ミラーユニット１２、第２ミラーユニット１３、撮
像レンズ１４、ＣＣＤアレイなどの撮像素子１５等から
なる画像読取りユニット１０が設けられている。

【００３４】原稿台５１上の原稿Ｄの画像は、画像読取
りユニット１０の照明ランプ１２Ａと第１ミラー１２Ｂ
を備える第１ミラーユニット１２の実線から破線にて示
す位置への平行移動と、第２ミラー１３Ａ及び第３ミラ
ー１３Ｂを対向して一体的に備える第２ミラーユニット
１３の前記第１ミラーユニット１２に対する１／２の速
度の追随移動とにより全面を照明走査され、その画像は
撮像レンズ１４により第１ミラー１２Ｂ、第２ミラー１
３Ａ、第３ミラー１３Ｂを経て撮像素子１５上へ結像さ
れるようになっている。走査が終わると第１ミラーユニ
ット１２及び第２ミラーユニット１３は元の位置に戻
り、次の画像形成まで待機する。

【００３５】前記撮像素子１５によって光電変換されて
得られた画像データはディジタル信号に変換された後、
画像信号処理部６０によってＭＴＦ補正やγ補正等の処
理がなされ、画像信号としてメモリに一旦格納される。
次いで前記の画像信号がＣＰＵ９０の制御によってメモ
リより読み出されパルス幅変調された後書き込みユニッ
ト２０に入力される。

【００３６】画像形成部３０は、ＣＰＵ９０の制御によ
って前記画像信号が、駆動モータ２１、ポリゴンミラー
２２、ｆθレンズ２３、ミラー２４，２５，２６及び図
示しない半導体レーザ、補正レンズ等からなる書き込み
ユニット２０に入力されると画像記録動作を開始する。
すなわち、像担持体である感光体ドラム３１は矢示のよ
うに時計方向に回転し、帯電前露光を行って除電する除
電器３６によって除電された後、帯電器３２により電荷
を与えられているので、書き込みユニット２０によるレ
ーザビームＬによって感光体ドラム３１上には原稿Ｄの
像に対応した静電潜像が形成される。その後、感光体ド
ラム３１上の前記静電的な潜像は、現像器３３のバイア
ス電圧を印加した現像剤担持体である現像スリーブ３３
Ａ上に担持する現像剤によって反転現像が行われ可視の
トナー像となる。

【００３７】一方、給紙部４０に装填された給紙カセッ
ト４１Ａ又は４１Ｂからは指定のサイズの転写紙Ｐを１
枚ずつ搬出ローラ４２Ａによって搬出し、搬出ローラ４
３及びガイド部材４２を介して画像の転写部に向かって
給紙する。給紙された転写紙Ｐは、感光体ドラム３１上
のトナー像と同期して作動するレジストローラ４４によ
って感光体ドラム３１上に送出される。この転写紙Ｐに
は、転写器３４の作用により、感光体ドラム３１上のト
ナー像が転写され、分離器３５の除電作用によって感光
体ドラム３１上から分離されたのち、搬送ベルト４５を
経て定着器３７へ送られ、加熱ローラ３７Ａ及び加圧ロ
ーラ３７Ｂによって溶融定着された後、排紙ローラ３
８，４６により装置外のトレイ５４へ排出される。５３
は手差し用の給紙台である。

【００３８】前記感光体ドラム３１はさらに回転を続
け、その表面に転写されずに残留したトナーは、クリー
ニング装置３９において圧接するクリーニングブレード
３９Ａにより除去清掃され、再び除電器３６によって除
電された後帯電器３２により一様に電荷の付与を受け
て、次回の画像形成のプロセスに入る。

【００３９】なお、現像器３３の撹拌スクリュー３３Ｃ
の底部に設けられた透磁率センサＴＳは現像剤のトナー
濃度が変化すると透磁率が変化することを利用して現像
器３３内の現像剤のトナー濃度を監視し、ＣＰＵ９０に
現像剤のトナー濃度情報を送出するセンサである。ＣＰ
Ｕ９０は透磁率センサＴＳの情報によりトナー濃度が一
定値以下に減少するとトナー補給の指示をトナー補給ユ
ニット３３Ｔに送出してトナー補給を行うので、現像剤
のトナー濃度を常に一定に維持することができる。

【００４０】本実施例では、現像剤にはポリエステル系
で重量平均粒径８．５μｍのトナーと、フェライトに樹
脂コーティングを施した重量平均粒径６０μｍキャリア
からなる２成分現像剤でトナー濃度６〜９％のものが用
いられたが、上記トナー濃度制御によりトナー濃度変動
は±０．３％の範囲に収めることができる。

【００４１】以上説明した画像形成装置では感光体ドラ
ム３１は負帯電がなされるＯＰＣ感光体を塗布したドラ
ムで、書込み密度４００ｄｐｉ（Ｄｏｔｐｅｒｉｎ
ｃｈ）とした場合の標準とする画像形成条件は下記表１
の通りである。

【００４２】

【表１】

【００４３】感光体ドラム３１の回転軸には図示しない
エンコーダが設けてある。このエンコーダからの位相信
号はＣＰＵ９０に送出され画像位置を正確に知る必要の
あるプロセス制御に利用される。

【００４４】本実施例の画像形成装置は、線幅検出と共
に最高濃度補正と階調性補正を併せて行うもので、線幅
検出用のセンサＷＳ、最高濃度補正用の濃度検知センサ
ＤＳ₁、階調性補正用の濃度検知センサＤＳ₂は、感光体
ドラム３１の周面に対向し、現像器３３から転写器３４
の間、および分離器３５からクリーニング装置３９の間
に設けられる。

【００４５】線幅検出用のセンサＷＳについては既に説
明した（図５参照）。

【００４６】本実施例では、発光素子ＰＳ１としてＬＮ
６６（鹿児島松下株式会社製）を用いた。発光波長は９
５０ｎｍで、像担持体の感光特性に影響しない波長であ
る。また受光素子にはフォト・トランジスタのＰＮ１０
７（鹿児島松下株式会社製）を用いた。集光レンズＰＳ
４には非球面樹脂レンズのＴ１７０（コニカ株式会社
製）、ピンホールＰＳ３はφ０．５ｍｍとした。そして
像担持体に対して垂直に投光する発光素子ＰＳ１に対し
て、受光素子ＰＳ２は４０°の挟み角をもって受光する
構成とした。

【００４７】本実施例では像担持体の線速は２８０ｍｍ
／ｓであるのでフォト・トランジスタを用いている。ラ
インの線幅とセンサ測定値の関係は図１４（ａ）に示す
ように直線的な関係にあって、フォト・トランジスタで
もフォト・ダイオードでも精度よく測定されるが、例え
ば像担持体の線速が６２０ｍｍ／ｓの高速機に対して
は、図１４（ｂ）に示すようにフォト・トランジスタで
は測定を行うことは不可能で、フォト・ダイオードを用
いることで高速機に対して正確にかつ精度良く測定する
ことができる。

【００４８】濃度検知センサＤＳ₁と濃度検知センサＤ
Ｓ₂とは近似した構成なので、併せて説明する。濃度検
知センサＤＳ₁，ＤＳ₂は例えば図１５（ａ）に示すよう
にケーシングＣＫに穿設された２個の取り付け穴に取り
付けられた約４０°の入射角をもって赤外光を照射する
発光素子である発光ダイオードＬＥＤと、約４０°の反
射角をもって受光する受光素子であるフォトトランジス
タＰＴと、トナーなどによる汚れを防ぐためガラスなど
の防塵部材ＢＧよりなっている。なお、上記赤外線は像
担持体の感光層に感度を有しない例えば波長９００〜９
８０ｎｍの赤外線が使用される。なお、フォトトランジ
スタＰＴは代わりにフォトダイオードを用いることもで
きる。発光ダイオードＬＥＤには鹿児島松下電子株式会
社製ＬＮ６６を、フォトトランジスタＰＴには鹿児島松
下電子株式会社製ＰＮ１０１を用いた。

【００４９】この濃度検知センサＤＳ₁，ＤＳ₂は、図１
５（ｂ）に示す電気回路と組合わされて濃度検出装置を
形成している。発光素子である発光ダイオードＬＥＤの
陽極端子には最大出力１０Ｖの可変直流電源Ｖｅが接続
され発光ダイオードＬＥＤの放射光量を変化させること
ができる。発光ダイオードＬＥＤは電流制御用の抵抗Ｒ
₈及び半固定抵抗ＶＲ₁と直列に接続され直流電源から１
０Ｖの電圧が印加されていて、半固定抵抗ＶＲ₁によっ
て発光ダイオードＬＥＤの抵抗値のバラツキを調節した
後固定できるようになっている。発光ダイオードＬＥＤ
は端子Ｔｅをアースに接続すると点灯される。

【００５０】受光素子であるフォト・トランジスタＰＴ
は負荷抵抗Ｒ₇と直列に接続され、直流電源から１０Ｖ
の電源が印加される。発光ダイオードＬＥＤの光で照射
されたトナー像からの反射光を受光するフォト・トラン
ジスタＰＴの出力電流は反射光の強さに応じて変化し、
負荷抵抗Ｒ₇の両端にはフォト・トランジスタＰＴの出
力電流に比例した電圧が生じる。この電圧は演算増幅器
であるＩＣ１の（＋）入力端子に入力され増幅される。
その結果、出力端と（−）入力端子との間に接続された
抵抗をＲ₅とし、（−）入力端子とアースとの間に接続
された抵抗をＲ₆とするとき、抵抗Ｒ₅の両端に接続する
出力端子Ｏａ，Ｏｂ間にはＶｏｕｔ＝Ｒ₅／Ｒ_６×Ｖｉ
ｎの電圧が出力される。ここでＶｉｎはＩＣ１の（＋）
入力端子に加わる電圧で、この場合の増幅回路の電圧利
得（電圧ゲイン）Ｖｏｕｔ／ＶｉｎはＲ₅／Ｒ₆となる。
Ｃ１はサージ電圧やその他のノイズのバイパス用コンデ
ンサである。

【００５１】本発明の線幅検出用のセンサＷＳを最高濃
度補正用の濃度検知センサＤＳ₁、階調補正用の濃度検
知センサＤＳ₂とを組合わせ、図１２に示したアルゴリ
ズムを実行することにより、階調性と線幅とを両立させ
て制御し、写真画像と網点・線画像をコピー数、プリン
ト数、環境などによる変化に対し、両立させて制御でき
るものであるが、次に線幅制御について順を追って説明
する。

【００５２】現像スリーブの回転数２５４．１ｒｐ
ｍ（スリーブ／像担持体線速比１．９０）、レーザパワ
ー０．４２０ｍＷ、現像器内のトナー濃度６％に設定
し、最大濃度制御、階調制御を行う、この状況で、ＲＯ
Ｍ９５に記録されたプログラムによって、像担持体上に
２００μｍ幅の斜めライン（図４（ａ）においてθ＝４
５°）を引いて、これを線幅検出用センサＷＳで読みと
り、メモリ９１に記憶する。またこの時の階調画像サン
プルを採取する。この状況を初期とする。

【００５３】現像スリーブ回転数を３７５．０ｒｐ
ｍ（スリーブ／像担持体線速比２．８１）に上げ、現像
器内のトナー濃度を９％に上げて最大濃度制御、階調補
正制御を行い、前記で２００μｍの幅の斜めラインを
引いた時と同じ露光条件で像担持体上に斜めラインを引
き、これを線幅検出用センサＷＳで読み取る。また、こ
の時の階調画像サンプルを採取する。この状況を現像過
多とする。

【００５４】前記の現像過多において、前記の
初期に対する像担持体上の斜めラインの線幅の変化を求
め、その変化分を横成分と縦成分とに分解し（図４
（ｂ）参照）、それぞれより前記の現像過多における
縦線と横線の線幅の変化を求める。

【００５５】前記で得られた縦線と横線の線幅の
変化より、それぞれ足し合わせて平均をとり、その平均
の線幅の変化からＲＡＭ９６に記録された図１６のレー
ザパワー変換テーブルを使用し、図１２のアルゴリズム
を用いて斜めラインの線幅制御を行う。すなわち、縦線
と横線の平均の線幅の変化により図１６のテーブルを使
用してレーザパワーのシフト量を決めてレーザパワーを
シフトし、最大濃度制御と階調補正制御を行う。ここで
再度斜めラインを引き、縦線と横線の初期に対する線幅
の変化を求め、変化が許容範囲外（１０μｍ以上）の時
はレーザパワーを微調して、初期のの状態に戻し、最
大濃度制御、階調補正制御を行う。

【００５６】この状況で同様に階調画像サンプルを採取
する。この状況を線幅制御後とする。

【００５７】なお図１６のレーザパワー変換テーブルに
示す線幅の変化とレーザパワーの補正値との関係は、ト
ナー濃度が上がった上記の条件下の現像性において有効
なもので、現像性が変ったり、環境が変化したときには
別の変換テーブルが必要である。そこでコピー枚数や環
境などの代表的な条件でテーブルを予め用意し、線幅制
御を実行する時の状況に最も近いテーブルを選択し、こ
れを用いて制御を行うと良い。

【００５８】なお上記の実施例では斜めラインを用いて
縦成分と横成分の線幅の変化を求めたが、横ラインと斜
めラインを引き、横ラインによって副走査方向の線幅の
変化を検出し、次に斜めラインによって主走査方向の線
幅の変化を検出して、それぞれの変化分によってフィー
ドバックをかけるようにする方法を採ることもできる。

【００５９】（結果）初期設定時、現像過多状態、線幅
制御後のそれぞれの階調性、ライン幅について比較す
る。図１７は初期、現像過多、線幅制御後の階調性を示
したもので、何れにおいてもほぼ同じ傾きでγ＝１．０
である。従って初期、現像過多、線幅制御後において階
調性は制御されている。

【００６０】また、縦線と横線の初期設定時と現像過多
状態における線幅の変化は、線幅検出用センサＷＳによ
る測定値でそれぞれ５０μｍと４０μｍであった（図１
８参照）。そこで縦線と横線の平均の線幅の変化４５μ
ｍを図１６の線幅の変化に対するレーザパワーの変換テ
ーブルを用い、０．０７ｍＷレーザパワーの出力を弱め
る線幅制御を行った。この時の（線幅制御後）の像担持
体上に引いた斜めラインを精密な実測によって線幅測定
を行い、縦成分と横成分により線幅制御後の縦線と横線
の初期に対する線幅の変化を求めたところ、図１８に示
す如く初期の線幅まで縦線と横線がそれぞれ制御されて
いることが確認された。

【００６１】従って像担持体上に引いた斜めラインの線
幅の変化から、縦線と横線の線幅の変化を検出すること
ができ、これに基づいて線幅の制御を行うことができる
ことが確認された。また、この線幅制御を行っても、階
調性に対しては影響を及ぼさないことも確認された。

【００６２】以上、ラインの線幅の変化を検出すること
で、線幅制御を行うことについて説明したが、これと同
様の手法によってドット径の変化を検出し、これに基づ
いてドット径制御を行うことができる。

【００６３】初期の条件下において、２００μｍの
径のドット群を像担持体上に書かせ、これをドット径制
御用センサで読み取り、メモリに記憶する。

【００６４】現像過多の条件下において、前記で
２００μｍの径のドット群を形成したときと同じ露光条
件で像担持体上にドット群を書き、ドット径制御用セン
サで読み取る。

【００６５】前記の状況において、図１９に示す
レーザパワー変換テーブルを使用し、線幅制御時に用い
た図１２におけると同様のアルゴリズムを用いてドット
径制御を行うもので、前記の現像過多におけるセンサ
で読み取ったドット径との差をとり、図１９のドット径
制御時のレーザパワー変換テーブルによりレーザパワー
のシフト量を決めて、レーザパワーをシフトさせドット
径制御をし、最大濃度制御と階調補正制御を行う。ここ
で再度ドット群を書き、ドット径を測定し必要ならばレ
ーザパワーを微調し、最大濃度制御、階調補正制御を行
う。

【００６６】（結果）図２０は実測によって測定した初
期、現像過多、ドット径制御後におけるドット径を示し
たもので、初期のドット径よりも現像過多で５０μｍ太
ったドットが、レーザパワーを図１９のレーザパワー変
換テーブルによって０．０７ｍＷ程度弱めたことによっ
て、ドット径は初期の２００μｍにまで制御された。ま
た階調性についても、どの状況についても階調性はγ＝
１．０のほぼ同じ状態に制御された。

【００６７】

【発明の効果】本発明による線幅検出装置又はドット径
検出装置を用いることによって、ラインの線幅又はドッ
ト径は精度よく測定がなされるので、既存の最大濃度用
センサと階調補正用センサとを組み合わせ、本発明によ
る線幅制御方法を用いることによって、線幅の制御を階
調性の制御と両立させることが可能となり、写真画像と
網点・線画像の両者について、コピー数、プリント数あ
るいは環境の変化などに対して安定してかつ再現性の良
い画像が得られることとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の概略構成を示す断面図
である。

【図２】本発明の画像形成装置の制御系を示すブロック
図である。

【図３】ライン線幅検出に関する説明図である。

【図４】斜めラインの線幅検出についての説明図であ
る。

【図５】線幅測定用センサの断面構成図及び回路図であ
る。

【図６】他の実施例を示す線幅測定用センサの断面構成
図である。

【図７】ラインの線幅とスポット径との関係を示す説明
図である。

【図８】フォト・ダイオードとフォト・トランジスタの
出力状態を示す説明図である。

【図９】空間周波数を用いた線幅測定法の説明図であ
る。

【図１０】線幅検出装置の設定位置を示す説明図であ
る。

【図１１】ラインの線幅とレーザパワーとの関係を示す
グラフである。

【図１２】本発明の線幅制御のアルゴリズムを行うフロ
ーである。

【図１３】本発明の線幅制御のアルゴリズムを行うブロ
ック図である。

【図１４】フォト・ダイオードとフォト・トランジスタ
とについて、線幅とセンサ測定値との関係図を示すグラ
フである。

【図１５】濃度検知センサの断面構成図及び回路図であ
る。

【図１６】線幅制御時のレーザパワー変換テーブルであ
る。

【図１７】初期設定時、現像過多状態、線幅制御後の階
調性を示すグラフである。

【図１８】縦線と横線について初期設定時、現像過多状
態、線幅制御後の線幅の変化を示すグラフである。

【図１９】ドット径制御時のレーザパワー変換テーブル
である。

【図２０】初期設定時、現像過多状態、ドット径制御後
のドット径の変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１０画像読取りユニット２０書き込み系ユニット３０画像形成部３１感光体ドラム（像担持体）３２帯電器３３現像器６０画像信号処理部９０ＣＰＵ９１メモリ９５ＲＯＭ９６ＲＡＭＤＳ₁，ＤＳ₂ 濃度検知センサＷＳ線幅検出装置（センサ）ＰＳ１発光素子ＰＳ２受光素子ＰＳ３ピンホールＰＳ４（集光）レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−337249（ＪＰ，Ａ) 特開平５−26621（ＪＰ，Ａ) 特開平５−100554（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−115453（ＪＰ，Ａ) 特開平５−249787（ＪＰ，Ａ) 特開平３−45972（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−95549（ＪＰ，Ａ) 特開平１−101564（ＪＰ，Ａ) 特開平８−334710（ＪＰ，Ａ) 特開平９−76558（ＪＰ，Ａ) 特開平９−68872（ＪＰ，Ａ) 特開平６−138165（ＪＰ，Ａ) 実開平３−127355（ＪＰ，Ｕ) 実開平２−60805（ＪＰ，Ｕ) 実開平３−92652（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/04 B41J 2/44 G03G 15/00 303 G03G 15/08 G03G 21/00 370 - 512 G01N 21/00 - 21/47 G01B 11/00 - 11/30 120 G01M 13/00 - 13/04 G01B 19/00 - 19/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体レーザにより像担持体上の主走査
あるいは副走査に対し、挟み角θをもってラインを形成
し顕像化した後に、前記ラインを横切る走査を行うこと
により主走査方向及び副走査方向の前記ラインの線幅を
検出し、予め設定された線幅と検出された前記線幅に基
づき主走査方向および副走査方向の線幅の変化分を求め
た後に、主走査方向および副走査方向の前記線幅の変化
分を平均化して線幅の変化を算出し、線幅の変化とレー
ザパワーの補正値との関係が予め設定されたレーザパワ
ー変換テーブルから、算出された前記線幅の変化に対応
したレーザパワーのシフト量を求め、このシフト量に基
づきレーザパワーをシフトさせる線幅制御を行う制御手
段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記線幅制御により前
記レーザパワーをシフトした際は、最大濃度を補正する
最大濃度制御と、階調を補正する階調制御を行うことを
特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記制御手段は、前記ラインの線幅を検
出する線幅検出装置を備え、前記線幅検出装置は、発光
素子及び受光素子の１対の組み合わせからなり、前記発
光素子はＬＥＤ又はレーザで構成され、前記受光素子は
フォトトランジスタ又はフォトダイオードで構成される
と共に、前記発光素子側に前記発光素子の発光を集光す
る平凸または凸凸の集光レンズが設けられ、前記発光素
子と前記集光レンズとの間にピンホールが設置されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記線幅検出装置の前記発光素子による
前記ライン上の光のスポット径が前記ラインの線幅より
も小さいことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装
置。
【請求項５】前記半導体レーザによりデジタルの像露
光が行われる場合には、前記制御手段は、前記線幅制御
に代えて、前記ラインを構成するドットのドット径を制
御するドット径制御を行うことを特徴とする請求項１に
記載の画像形成装置。
【請求項６】前記ドット径制御は、前記半導体レーザ
により複数のドットを形成し顕像化した後に、複数の前
記ドット径を検出し、予め設定された前記ドット径と検
出された複数の前記ドット径に基づきドット径の変化分
を求めた後に、複数の前記ドット径の変化分を平均化し
てドット径の変化を算出し、ドット径の変化とレーザパ
ワーの補正値との関係が予め設定されたレーザパワー変
換テーブルから、算出された前記ドット径の変化に対応
したレーザパワーのシフト量を求め、このシフト量に基
づきレーザパワーをシフトさせることを特徴とする請求
項５に記載の画像形成装置。